JPH1054837A - 磁気抵抗素子センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動用のマグネットの漏れ磁界の影響を少な
くして、磁気抵抗素子センサの組立性を向上させること
ができる磁気抵抗素子センサを提供すること。 【解決手段】 駆動用のマグネット８と、位置の検出や
角度の検出に用いる測定用のマグネット９を備える機器
に配置されて、測定用のマグネット９の磁界の変化を磁
気抵抗の変化で検出する磁気抵抗素子センサ３０におい
て、測定用のマグネット９が磁気抵抗素子センサ３０に
対向する部分を開放するようにして、駆動用のマグネッ
ト８の漏れ磁界を通すための軟磁性材料から成る漏れ磁
界通過手段４０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動用のマグネッ
トと位置検出や角度の検出に用いる測定用のマグネット
を備える機器に配置されて、測定用のマグネットの磁界
の変化を磁気抵抗の変化で検出する磁気抵抗素子センサ
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられている磁気抵抗素子セン
サ（ＭＲ素子）は、鉄ニッケル合金、コバルトニッケル
合金等の薄膜パターンに磁界を加えた時に、その磁気抵
抗値が変化する現象を活用した素子である。この磁気抵
抗素子センサは、磁気抵抗効果型素子センサともいい、
磁界の変化を利用してたとえばサインカーブ状の再生出
力を得ることができる。この種の磁気抵抗素子センサ
は、プラスチックマグネットのような磁気媒体と組み合
わせて、その磁気媒体の位置の検出に広く用いられてい
る。たとえば回転型のモータの場合には、そのモータの
ロータの周囲に多極着磁した測定用のマグネットを配置
して、その測定用のマグネットがロータとともに回転す
る時に、磁気抵抗素子センサがサインカーブ状の再生出
力を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
モータのロータには、モータのロータを回転するための
駆動用のマグネットを備えているので、この駆動用のマ
グネットの磁界が測定用のマグネットの磁界よりもかな
り大きいことから駆動用のマグネットの漏れ磁界が磁気
抵抗素子センサに対して悪影響を与える。従って磁気抵
抗素子センサが出力する再生出力が乱されてしまうこと
がある。特に近年モータの小型化に伴い、駆動用のマグ
ネットと測定用のマグネットが近接して配置されている
ためにその傾向が大きい。

【０００４】図７は従来のモータのロータＲとそのロー
タＲに接して配置された磁気抵抗素子センサ１の例を示
している。ロータＲの駆動用のマグネット２からのたと
えばＮ極から出た漏れ磁界は破線Ｆで示すように磁気抵
抗素子センサ１を通って、駆動用のマグネット２のＳ極
に戻ってくる。従って磁気抵抗素子センサ１が駆動用の
マグネット２により悪影響を受けてその再生出力に変化
が生じてしまう。ロータＲの周囲には測定用のマグネッ
ト３が設けられている。

【０００５】図８は磁気抵抗素子センサ１と測定用のマ
グネット３のギャップ長ＧＰ（図７に示す）と磁気抵抗
素子センサの再生出力の関係を示している。図８におい
て、漏れ磁界がなければギャップ長ＧＰは大きくてもよ
いが、漏れ磁界があると、その影響を防ぐために大きな
信号磁界が必要でギャップ長ＧＰを小さくする必要があ
る。しかし、ギャップ長ＧＰを小さくしていくと、磁気
抵抗素子センサ１と測定用のマグネット３の機械的な接
触を心配しなければならず、センサの組立精度が益々厳
しくなる。そこで本発明は上記課題を解消し、駆動用の
マグネットの漏れ磁界の影響を少なくして、磁気抵抗素
子センサの組立性を向上させることができる磁気抵抗素
子センサを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、駆動用のマグネットと、位置の検出や角度の検
出に用いる測定用のマグネットを備える機器に配置され
て、測定用のマグネットの磁界の変化を磁気抵抗の変化
で検出する磁気抵抗素子センサにおいて、測定用のマグ
ネットが磁気抵抗素子センサに対向する部分を開放する
ようにして、駆動用のマグネットの漏れ磁界を通すため
の軟磁性材料から成る漏れ磁界通過手段を備える磁気抵
抗素子センサにより、達成される。

【０００７】本発明では、磁気抵抗素子センサが測定用
のマグネットに対向する部分を開放するようにして、漏
れ磁界通過手段を備える。この漏れ磁界通過手段は、駆
動用のマグネットの漏れ磁界を積極的に通すための軟磁
性材料で作られている。このようにすることで、駆動用
のマグネットの漏れ磁界は、漏れ磁界通過手段を積極的
に通過し、磁気抵抗素子センサには影響を与えない。こ
のことから、磁気抵抗素子センサと駆動用のマグネット
を近づけて配置しても、駆動用のマグネットの影響を受
けにくくなり、磁気抵抗素子センサの再生出力の安定化
を図ることができる。しかも磁気抵抗素子センサと測定
用のマグネットのギャップ長を比較的大きく設定でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００９】図１は、本発明のモータの好ましい実施の
形態を示す斜視図である。図１のモータは、たとえばビ
デオテープレコーダ（ＶＴＲ）用のキャプスタンモータ
である。図２は、このキャプスタンモータを横から見た
図であるが、軸１５がローラ（図示せず）とともに、ビ
デオテープを摩擦を用いて搬送する。このモータはロー
タＲとステータＳを備えている。ロータＲは、ロータヨ
ーク８ａとロータマグネット８及び測定用のマグネット
９を備えている。ロータヨーク８ａはロータマグネット
（駆動用のマグネット）８のバックヨークの機能を兼ね
ており、たとえば亜鉛メッキ処理鋼板等の磁性材で作ら
れている。ロータマグネット８は、ロータＲを駆動する
ためのマグネットであり、ロータヨーク８ａの内面に接
着等で固定されている。ロータマグネット８は、Ｎ極と
Ｓ極が交互に着磁されている。測定用のマグネット９
は、ロータヨーク８ａの外周側面に沿って接着等により
設けられている。この測定用のマグネット９には、Ｎ極
とＳ極が交互に等ピッチで多極着磁されている。この測
定用のマグネットは樹脂マグネットである。ロータヨー
ク８ａの上にはプーリ１１が設けられている。

【００１０】次に、ステータＳについて説明する。ステ
ータＳは、軸受ハウジング１３、ステータ基板２１、複
数個のコイル２２等及び軸受１４等を備えている。ステ
ータ基板２１の上にはコイル２２が円形状に配列されて
いる。これらのコイル２２は、ロータＲのロータマグネ
ット８に対して僅かなすき間をおいて対面している。軸
受ハウジング１３の軸受１４は、ロータＲの軸１５を回
転可能に支持している。ステータ基板２１の上には磁気
抵抗素子センサ３０が設けられている。この磁気抵抗素
子センサ３０は、感磁部３１を有している。この感磁部
３１は、図２と図３に示すようにロータＲの測定用のマ
グネット９に所定のギャップ長ＧＰをおいて対面してい
る。

【００１１】この磁気抵抗素子センサ３０の周囲には漏
れ磁界通過手段４０が配置されている。この漏れ磁界通
過手段４０は、磁気抵抗素子センサ３０の少なくとも感
磁部３１が外部に開放できるように磁気抵抗素子センサ
３０を囲んでいる。このことから、図１〜図３に示すよ
うに、感磁部３１は測定用のマグネット９の磁界の変化
を確実に測定することができる。この磁気抵抗素子セン
サ３０は、図３に示すように、駆動用のマグネットであ
るロータマグネット８の漏れ磁界ＲＦを積極的に通すこ
とで、漏れ磁界ＲＦが磁気抵抗素子センサ３０自体を直
接通過しないようにするものである。図３においては、
この漏れ磁界ＲＦが漏れ磁界通過手段４０を通過してい
る様子を破線の矢印で示している。この漏れ磁界通過手
段４０は、軟磁性の材料、たとえば鉄やパーマロイ等で
作ることができる。

【００１２】次に、上述した実施の形態の動作例を説明
する。図１のコイル２２に対して所定の通電パターンで
通電することにより、ロータＲはステータＳに対して連
続的に回転する。この時に、漏れ磁界通過手段４０がロ
ータマグネット８の漏れ磁界ＲＦを図３のようにして積
極的に通すことから、磁気抵抗素子センサ３０はロータ
マグネット８の漏れ磁界の影響を出来る限り小さくする
ことができる。これに対して、図７の従来例のように磁
気抵抗素子センサ１が漏れ磁界通過手段を備えていない
場合には、駆動用のマグネット２ａの漏れ磁界は矢印Ｆ
で示すように磁気抵抗素子センサ１を通過してしまう。

【００１３】本発明の実施の形態のように、図３に示す
ようにロータマグネット８の漏れ磁界ＲＦは漏れ磁界通
過手段４０を通るようにすることで、図７の従来の場合
にはたとえば５０ガウスあった漏れ磁界が、図３の本発
明の実施の形態では磁気抵抗素子センサ３０の感磁部３
１で受ける漏れ磁界がたとえば８ガウス程度まで減少す
る。従って、磁気抵抗素子センサ３０が出力する出力波
形ＯＳは図１のように良好な一定の再生出力として得る
ことができる。図１の漏れ磁界通過手段４０は、Ｙ方向
の漏れ磁界ＲＦが、磁気抵抗素子センサ３０の感磁部３
１を通過しないようにすればよいから、図１のような形
状の漏れ磁界通過手段４０を配置すればよい。このよう
にＹ方向の漏れ磁界ＲＦが感磁部３１を通過しなければ
磁気抵抗素子センサ３０の再生出力ＯＳに影響を与えな
い理由としては、次の通りである。磁気抵抗素子センサ
３０のパターンに対して、図３の部分Ａに示すように
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を設定すると、Ｘ方向が容易磁化軸でＺ方
向は著しく磁化困難な軸であり、通常磁化ベクトルはＸ
方向を向いている。Ｙ方向に漏れ磁界ＲＦが加わること
により磁化ベクトルがＹ方向に回転し、これによって抵
抗も減少する。Ｚ方向は上述のように著しく磁化困難で
あるので、大きな磁界を加えても磁化ベクトルをＺ方向
に回転させることはできない。従って磁気抵抗素子セン
サ３０はＺ方向の磁界では抵抗値が変化せず、Ｙ方向の
磁界の大きさによってのみ抵抗値が変化する。これが磁
気抵抗素子センサ３０から再生出力を得る原理である。
従って、Ｙ方向の漏れ磁界ＲＦを漏れ磁界通過手段４０
に通して、漏れ磁界ＲＦが感磁部３１を通過しなければ
磁気抵抗素子センサ３０の再生出力ＯＳに影響を与えな
い。この漏れ磁界通過手段４０は、感磁部３１及び磁気
抵抗素子センサ３０の上面と下面を除いた３面を囲うよ
うな形状のものである。

【００１４】次に、図４の実施の形態と図５の実施の形
態について説明する。図４の実施の形態では、磁気抵抗
素子センサ３０の漏れ磁界通過手段１４０の形状が異な
っている。この漏れ磁界通過手段１４０は、磁気抵抗素
子センサ３０のＹ方向に関する側面３２，３２を覆って
いる。しかも漏れ磁界通過手段１４０は、ステータ基板
３１に取付けられているとともに、磁気抵抗素子センサ
３０を保持しているホルダーとしての役割を果たしてい
る。

【００１５】図５の実施の形態では、更に別の形態の漏
れ磁界通過手段２４０を備えている。この漏れ磁界通過
手段２４０は板状の部材であり磁気抵抗素子センサ３０
をステータ基板２１に対して垂直に固定している。この
ような漏れ磁界通過手段２４０の形状にしても、ロータ
マグネット８の漏れ磁界を半分程度通過させることがで
き、磁気抵抗素子センサ３０はロータマグネット８の漏
れ磁界の半分程度の影響を受けるだけで済む。なお、図
４と図５の実施の形態の他の要素は、図１の実施の形態
の対応する要素と同じである。

【００１６】次に、図６は本発明の磁気抵抗素子センサ
が適用された別の形式のモータを示している。このモー
タは直線移動型の所謂リニアモータである。一般に、ビ
デオカメラ等のレンズ鏡筒には、オートフォーカス機能
や電動ズーム機能を発揮するために、可動レンズ３０２
を光軸方向Ｘに移動させるための駆動手段が設けられて
いる。この種の駆動手段としては、可動レンズ３０２を
直線的に移動させるためにリニアモータ２０２が用いら
れている。このリニアモータ２０２は、駆動コイル２０
４及び駆動用のマグネット２０１を有する電磁駆動方式
のアクチュエータである。可動レンズ３０２は、被写体
像をレンズ鏡筒の後方に設けたたとえばＣＣＤのような
固体撮像素子の撮像面に結像させるために移動する。

【００１７】可動レンズ３０２のオートフォーカス用に
用いられているリニアモータ２０２は、図６に示すよう
な構造になっている。図６における枠体２００は駆動用
のリニアモータ２２０のマグネット２０１を備えてお
り、可動レンズ３０２は可動枠体２０３に固定されてい
る。可動レンズ３０２は、固体撮像素子ＣＣＤが対応し
て配置されている。可動枠体２０３は駆動用のコイル２
０４を備えており、このコイル２０４に通電すること
で、可動枠体２０３と可動レンズ３０２は光軸方向Ｘに
移動して位置決め可能である。可動枠体２０３の近くに
は位置検出センサ２０５が設けられている。この位置検
出センサ２０５は測定用のマグネット２０６と磁気抵抗
素子センサ（ＭＲセンサ）２０７を備え、測定用のマグ
ネット２０６が可動枠体２０３に固定されている。

【００１８】図１０の駆動用のコイル２０４と駆動用の
マグネット２０１がリニアモータ２２０を構成している
が、このリニアモータ２２０では、位置サーボループの
磁気抵抗素子センサ２０７により可動レンズ３０２の位
置の検出が行え、速度サーボループにより可動レンズ３
０２のＸ方向における速度制御が得られるようになって
いる。磁気抵抗素子センサ２０７を備える位置サーボル
ープは、可動レンズ２０２による固体撮像素子ＣＣＤに
対するピント合わせを行う際のリニアモータ２２０に対
してサーボをかける機能を有する。つまり、位置サーボ
ループは、目標位置に対して光軸方向Ｘにそって可動レ
ンズ３０２を近づけるように可動レンズ３０２を移動す
る。このようなリニアモータにおいても、磁気抵抗素子
センサ２０７は漏れ磁界通過手段３４０を備えている。
つまり測定用のマグネット２０６に対面している磁気抵
抗素子センサ２０７の感磁部２０７ａが少なくとも表出
できるように、この漏れ磁界通過手段３４０が磁気抵抗
素子センサ２０７の周囲を囲んでいる。

【００１９】以上説明したように本発明の実施の形態で
は、駆動用のマグネットの漏れ磁界が半分〜１／５程度
まで減少させることができ、磁気抵抗素子センサの出力
波形を良好にでき、精度の高い位置検出が可能になる。
漏れ磁界通過手段を磁気抵抗素子センサの付近に配置す
ることで、駆動用のマグネットの強い磁界を積極的に漏
れ磁界通過手段に通せるので、磁気抵抗素子センサに対
する駆動用のマグネットの漏れ磁界の影響を減少させる
ことができ、測定用のマグネットと磁気抵抗素子センサ
のギャップ長を広げても精度のよい再生出力（位置検出
出力）を得ることができ、測定用のマグネットと磁気抵
抗素子センサの組立が簡単になる。ところで本発明の磁
気抵抗素子センサは、上記実施の形態に限定されず、他
の種類の機器に対しても適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動用のマグネットの漏れ磁界の影響を少なくして、磁
気抵抗素子センサの組立性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗素子センサを備えるキャプス
タンモータの一例を示す分解斜視図。

【図２】図１のキャプスタンモータの側面図。

【図３】図１と図２のモータのロータと磁気抵抗素子セ
ンサ及び漏れ磁界通過手段を示す斜視図。

【図４】本発明の磁気抵抗素子センサを備える別の実施
の形態を示すキャプスタンモータの斜視図。

【図５】本発明の磁気抵抗素子センサを備える更に別の
実施の形態を示すキャプスタンモータの斜視図。

【図６】本発明の磁気抵抗素子センサを備えるリニアモ
ータの例を示す図。

【図７】従来のモータのロータと磁気抵抗素子センサを
示す斜視図。

【図８】磁気抵抗素子センサのギャップ長とセンサの出
力の関係の一例を示す図。

【符号の説明】

Ｒ・・・ロータ、Ｓ・・・ステータ、８・・・ロータマ
グネット（駆動用のマグネット）、９・・・測定用のマ
グネット、２２・・・駆動用のコイル、３０・・・磁気
抵抗素子センサ、３１・・・磁気抵抗素子センサの感磁
部、４０・・・漏れ磁界通過手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 泰夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 茂呂 修司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用のマグネットと、位置の検出や角
   度の検出に用いる測定用のマグネットを備える機器に配
   置されて、測定用のマグネットの磁界の変化を磁気抵抗
   の変化で検出する磁気抵抗素子センサにおいて、 測定用のマグネットが磁気抵抗素子センサに対向する部
   分を開放するようにして、駆動用のマグネットの漏れ磁
   界を通すための軟磁性材料から成る漏れ磁界通過手段を
   備えることを特徴とする磁気抵抗素子センサ。
2. 【請求項２】 駆動用のマグネットはモータのロータの
   回転駆動用のマグネットであり、測定用のマグネットは
   このモータのロータの回転角度を検出するための磁界を
   形成する請求項１に記載の磁気抵抗素子センサ。
3. 【請求項３】 漏れ磁界通過手段は、磁気抵抗素子セン
   サを保持している請求項１に記載の磁気抵抗素子セン
   サ。
4. 【請求項４】 駆動用のマグネットはリニアモータの直
   線駆動用のマグネットであり、測定用のマグネットはこ
   のリニアモータの移動体の位置を検出するための磁界を
   形成する請求項１に記載の磁気抵抗素子センサ。